[发明专利]一种水下气控皮囊式潜水设备

说明书

技术领域

 本发明涉及一种海洋工程水下机器人领域，特别是一种水下气控皮囊式潜水设备。

背景技术

21世纪被称为海洋世纪，随着人们对海洋资源开发的深入，人们将会更多地从事水下作业，因此也就期待着在技术上提供更加便捷、廉价和可靠的受控潜水物。目前，实现潜水作业的机器人大都采用增加压仓物下潜，抛弃压仓物上浮和采用电涡轮驱动实现浮动和行走控制；军事上的潜艇采用的是数个金属仓压水或充气排水的方式来实现其下潜或上浮，和采用电涡轮机驱动方式实现行走的控制。上述无论有人或无人，有缆或者无缆的受控潜水物，从民用上来考虑，其设备普遍存在着结构和操作均复杂、造价高的缺点，难于获得普遍性的民用推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种结构简单、造价低廉、可靠性高的水下气控皮囊式潜水设备。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种水下气控皮囊式潜水设备，其特点是：包括浮体框架，在浮体框架上设有气囊、配重、高压气瓶、低压气瓶以及阀仓，阀仓内设有与气囊连接的充气阀和排气阀、环境压力阀、以及气动定时器，环境压力阀包括环境压力下限阀和环境压力上限阀，排气阀通过低压气瓶连接管与低压气瓶相接，与充气阀相接的充气管与环境压力下限阀相接，与排气阀相接的排气驱动管与环境压力上限阀相接，在排气阀与环境压力上限阀之间的排气驱动管上装有环境速度方向阀，环境压力上限阀与环境压力下限阀通过高压气瓶连接管与高压气瓶相接，气动定时器的进气端与高压气瓶相接，气动定时器的出气端分别与环境压力下限阀的阀杆驱动腔和环境速度方向阀的阀杆驱动腔相接；环境压力阀包括设在阀体上的膜片加压室，膜片加压室设有感压膜片，通过感压膜片接受来自水下的外部压力实现对阀芯的开启；环境速度方向阀包括设在阀体上部的感速碗状物，通过感速碗状物接受环境速度方向阀上升所带来的压力实现对阀芯的开启。

本发明要解决的技术问题是还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述环境压力阀的阀体内设有进气腔和排气腔，在进气腔与排气腔之间设有阀座，排气腔内设有与阀座配合的阀芯，阀芯处设有调压弹簧，进气腔内设有与阀芯相接的阀杆，在进气腔的外壁上设有膜片加压室，所述阀杆的外端设置在膜片加压室内，膜片加压室设有与阀杆端头配合的感压膜片，在进气腔的阀杆上装有活塞，活塞与进气腔的外壁之间构成所述环境压力阀的阀杆驱动腔。

本发明要解决的技术问题是还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述环境速度方向阀的阀体内设有上排气腔和下进气腔，在下进气腔与上排气腔之间设有相互配合的中间阀座和下阀芯，下阀芯设置在下进气腔内，下阀芯与下进气腔的内壁之间设有调节弹簧，在上排气腔的上部设有感速碗状物，感速碗状物的底部通过阀杆与下阀芯相接，环境速度方向阀的阀杆驱动腔设置在下进气腔内。

本发明与现有技术相比，采用自带高、低压气瓶并通过充或排气方式来控制弹性气囊体积，进而调节浮力的水下气控皮囊式气动潜水设备，使设备具有执行动作和行走的能力。具有结构简单、造价低廉和可靠性高的优点，具有明显的民用推广潜力，它是海洋工程中水下机器人领域中的一种全新技术、方法和设备。

另外采用纯气控的控制方法，实现浮体的下潜、上浮和浮动定位控制，控制方法简单、可靠，工作时无电磁信号产生，为设备水下避开电磁侦测提供了根本性基础。若设备上采用电磁控制阀和电信号检测元件，就可采用计算机对其进行更加灵活和高精度的控制。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为环境压力阀的原理图。

图3为环境速度方向阀的原理图。

具体实施方式

一种水下气控皮囊式潜水设备，包括浮体框架，在浮体框架上设有气囊3、配重、高压气瓶1、低压气瓶2以及阀仓，阀仓内设有与气囊连接的充气阀4和排气阀5、环境压力阀、以及气动定时器8，环境压力阀包括环境压力下限阀9和环境压力上限阀7，排气阀5通过低压气瓶连接管10与低压气瓶2相接，与充气阀4相接的充气管13与环境压力下限阀9相接，与排气阀5相接的排气驱动管14与环境压力上限阀7相接，在排气阀5与环境压力上限阀7之间的排气驱动管14上装有环境速度方向阀6，环境压力上限阀7与环境压力下限阀9通过高压气瓶连接管11与高压气瓶1相接，气动定时器8的进气端与高压气瓶1相接，气动定时器8的出气端分别与环境压力下限阀9的阀杆驱动腔和环境速度方向阀6的阀杆驱动腔相接，充气阀4通过气囊充气管12与气囊相接。